ip报文与tcp报文(tcp报文和ip报文的关系)

TCP/IP协议是什么TCP和UDP处在同一层---运输层，但是TCP和UDP最不同的地方是，TCP提供了一种可靠的数据传输服务，TCP是面向连接的，也就是说，利用TCP通信的两台主机首先要经历一个“拨打电话”的过程，等到通信准备结束才开始传输数据，最后结束通话。所以TCP要比UDP可靠的多，UDP是把数据直接发出去，而不管对方是不是在收信，就算是UDP无法送达，也不会产生ICMP差错报文，这一经时重申了很多遍了。把TCP保证可靠性的简单工作原理:应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块。这和UDP完全不同，应用程序产生的 数据报长度将保持不变。由TCP传递给IP的信息单位称为报文段或段当TCP发出一个段后，它启动一个定时器，等待目的端确认收到这个报文段。如果不能 及时收到一个确认，将重发这个报文段.当TCP收到发自TCP连接另一端的数据，它将发送一个确认。这个确认不是立即发送，通常将推迟几分之一秒.TCP将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输 过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错， T P将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段(希望发端超时并重发)。既然TCP报文段作为IP数据报来传输，而IP数据报的到达可能会失序，因此TCP报文段 的到达也可能会失序。如果必要， TCP将对收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用层。TCP还能提供流量控制。TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲空间。TCP的接收端只允许另一端发送接收端缓冲区所能接纳的数据。这将防止较快主机致使较慢主机的缓冲区溢出。从这段话中可以看到，TCP中保持可靠性的方式就是超时重发，这是有道理的，虽然TCP也可以用各种各样的ICMP报文来处理这些，但是这也不是可靠的，最可靠的方式就是只要不得到确认，就重新发送数据报，直到得到对方的确认为止。TCP的首部和UDP首部一样，都有发送端口号和接收端口号。但是显然，TCP的首部信息要比UDP的多，可以看到，TCP协议提供了发送和确认所需要的所有必要的信息。可以想象一个TCP数据的发送应该是如下的一个过程。双方建立连接发送方给接受方TCP数据报，然后等待对方的确认TCP数据报，如果没有，就重新发，如果有，就发送下一个数据报。接受方等待发送方的数据报，如果得到数据报并检验无误，就发送ACK(确认)数据报，并等待下一个TCP数据报的到来。直到接收到FIN(发送完成数据报)中止连接可以想见，为了建立一个TCP连接，系统可能会建立一个新的进程(最差也是一个线程)，来进行数据的传送--TCP协议TCP是一个面向连接的协议，在发送输送之前 ，双方需要确定连接。而且，发送的数据可以进行TCP层的分片处理。TCP连接的建立过程 ，可以看成是三次握手 。而连接的中断可以看成四次握手 。1.连接的建立在建立连接的时候，客户端首先向服务器申请打开某一个端口(用SYN段等于1的TCP报文)，然后服务器端发回一个ACK报文通知客户端请求报文收到，客户端收到确认报文以后再次发出确认报文确认刚才服务器端发出的确认报文(绕口么)，至此，连接的建立完成。这就叫做三次握手。如果打算让双方都做好准备的话，一定要发送三次报文，而且只需要三次报文就可以了。可以想见，如果再加上TCP的超时重传机制，那么TCP就完全可以保证一个数据包被送到目的地。2.结束连接TCP有一个特别的概念叫做half-close，这个概念是说，TCP的连接是全双工(可以同时发送和接收)连接，因此在关闭连接的`时候，必须关闭传和送两个方向上的连接。客户机给服务器一个FIN为1的TCP报文，然后服务器返回给客户端一个确认ACK报文，并且发送一个FIN报文，当客户机回复ACK报文后(四次握手)，连接就结束了。3.最大报文长度在建立连接的时候，通信的双方要互相确认对方的最大报文长度(MSS)，以便通信。一般这个SYN长度是MTU减去固定IP首部和TCP首部长度。对于一个以太网，一般可以达到1460字节。当然如果对于非本地的IP，这个MSS可能就只有536字节，而且，如果中间的传输网络的MSS更加的小的话，这个值还会变得更小。4.客户端应用程序的状态迁移图客户端的状态可以用如下的流程来表示：CLOSED->SYN_SENT->ESTABLISHED->FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT->CLOSED以上流程是在程序正常的情况下应该有的流程，从书中的图中可以看到，在建立连接时，当客户端收到SYN报文的ACK以后，客户端就打开了数据交互地连接。而结束连接则通常是客户端主动结束的，客户端结束应用程序以后，需要经历FIN_WAIT_1，FIN_WAIT_2等状态，这些状态的迁移就是前面提到的结束连接的四次握手。5.服务器的状态迁移图服务器的状态可以用如下的流程来表示：CLOSED->LISTEN->SYN收到->ESTABLISHED->CLOSE_WAIT->LAST_ACK->CLOSED在建立连接的时候，服务器端是在第三次握手之后才进入数据交互状态，而关闭连接则是在关闭连接的第二次握手以后(注意不是第四次)。而关闭以后还要等待客户端给出最后的ACK包才能进入初始的状态。6.TCP服务器设计前面曾经讲述过UDP的服务器设计，可以发现UDP的服务器完全不需要所谓的并发机制，它只要建立一个数据输入队列就可以。但是TCP不同，TCP服务器对于每一个连接都需要建立一个独立的进程(或者是轻量级的，线程)，来保证对话的独立性。所以TCP服务器是并发的。而且TCP还需要配备一个呼入连接请求队列(UDP服务器也同样不需要)，来为每一个连接请求建立对话进程，这也就是为什么各种TCP服务器都有一个最大连接数的原因。而根据源主机的IP和端口号码，服务器可以很轻松的区别出不同的会话，来进行数据的分发。TCP的交互数据流对于交互性要求比较高的应用，TCP给出两个策略来提高发送效率和减低网络负担：(1)捎带ACK。(2)Nagle算法(一次尽量多的发数据)捎带ACK的发送方式这个策略是说，当主机收到远程主机的TCP数据报之后，通常不马上发送ACK数据报，而是等上一个短暂的时间，如果这段时间里面主机还有发送到远程主机的TCP数据报，那么就把这个ACK数据报“捎带”着发送出去，把本来两个TCP数据报整合成一个发送。一般的，这个时间是200ms。可以明显地看到这个策略可以把TCP数据报的利用率提高很多。Nagle算法上过bbs的人应该都会有感受，就是在网络慢的时候发贴，有时键入一串字符串以后，经过一段时间，客户端“发疯”一样突然回显出很多内容，就好像数据一下子传过来了一样，这就是Nagle算法的作用。Nagle算法是说，当主机A给主机B发送了一个TCP数据报并进入等待主机B的ACK数据报的状态时，TCP的输出缓冲区里面只能有一个TCP数据报，并且，这个数据报不断地收集后来的数据，整合成一个大的数据报，等到B主机的ACK包一到，就把这些数据“一股脑”的发送出去。虽然这样的描述有些不准确，但还算形象和易于理解，我们同样可以体会到这个策略对于低减网络负担的好处。在编写插口程序的时候，可以通过TCP_NODELAY来关闭这个算法。并且，使用这个算法看情况的，比如基于TCP的X窗口协议，如果处理鼠标事件时还是用这个算法，那么“延迟”可就非常大了。 ;

UDP包 UDP报头由4个域组成，其中每个域各占用2个字节，具体如下：源端口号目标端口号数据报长度校验值UDP协议使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道。UDP和TCP协议正是采用这一机制实现对同一时刻内多项应用同时发送和接收数据的支持。数据发送一方（可以是客户端或服务器端）将UDP数据报通过源端口发送出去，而数据接收一方则通过目标端口接收数据。有的网络应用只能使用预先为其预留或注册的静态端口；而另外一些网络应用则可以使用未被注册的动态端口。因为UDP报头使用两个字节存放端口号，所以端口号的有效范围是从0到65535。一般来说，大于49151的端口号都代表动态端口。TCP包每个tcp都包含源端口号和目标端口号，加上ip头中的源ip和目的ip，唯一确定一个tcp连接。序号用来标识从tcp发端向tcp收端发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的第一个数据字节。序号字段包含由这个主机选择的该连接的初始序号isn（Initial Sequence Number）。该主机要发送数据的第一个字节，序号为isn+1，因为syn占用了一个序号。IP包IPV4报头有12个必需的字段和可选IP选项字段，位于要发送的数据之前。如果使用IP层已有的库或其他组件，一般不必考虑报头中的大多数字段，但程序代码需要提供源端和目的端地址。1、版本（4比特）IP协议版本已经经过多次修订，1981年的RFC0791描述了IPV4，RCF2460中介绍了IPV6。2、报头长度（4比特）报头长度是报头数据的长度，以4字节表示，也就是以32字节为单位。报头长度是可变的。必需的字段使用20字节（报头长度为5，IP选项字段最多有40个附加字节（报头长度为15）。3、服务类型（8比特）该字段给出发送进程建议路由器如何处理报片的方法。可选择最大可靠性、最小延迟、最大吞吐量和最小开销。路由器可以忽略这部分。4、数据报长度（16比特）该字段是报头长度和数据字节的总和，以字节为单位。最大长度为65535字节。5、标识符（16比特）原是数据的主机为数据报分配一个唯一的数据报标识符。在数据报传向目的地址时，如果路由器将数据报分为报片，那么每个报片都有相同的数据标识符。6、标志（3比特）标志字段中有2为与报片有关。位0：未用。位1：不是报片。如果这位是1，则路由器就不会把数据报分片。路由器会尽可能把数据报传给可一次接收整个数据报的网络；否则，路由器会放弃数据报，并返回 差错报文，表示目的地址不可达。IP标准要求主机可以接收576字节以内的数据报，因此，如果想把数据报传给未知的主机，并想确认数据报没有因为大小的原 因而被放弃，那么就使用少于或等于576字节的数据。位2：更多的报片。如果该位为1，则数据报是一个报片，但不是该分片数据报的最后一个报片；如果该位为0，则数据报没有分片，或者是最后一个报片。7、报片偏移（13比特）该字段标识报片在分片数据报中的位置。其值以8字节为单位，最大为8191字节，对应65528字节的偏移。例如，将要发送的1024字节分为576和424字节两个报片。首片的偏移是0，第二片的偏移是72（因为72×8＝576）。8、生存时间（8比特）如果数据报在合理时间内没有到达目的地，则网络就会放弃它。生存时间字段确定放弃数据报的时间。生存时间表示数据报剩余的时间，每个路由器都会将其值减一，或递减需要数理和传递数据报的时间。实际上，路由器处理和传递数据报的时间一般都小于1S，因此该值没有测量时间，而是测量路由器之间跳跃次数或网段的个数。发送数据报的计算机设置初始生存时间。9、协议（8比特）该字段指定数据报的数据部分所使用的协议，因此IP层知道将接收到的数据报传向何处。TCP协议为6，UDP协议为17。10、报头检验和（16比特）该字端使数据报的接收方只需要检验IP报头中的错误，而不校验数据区的内容或报文。校验和由报头中的数值计算而得，报头校验和假设为0，以太网帧和TCP报文段以及UDP数据报中的可选项都需要进行报文检错。11、源IP地址（32比特）表示数据报的发送方。12、目的IP地址（32比特） 表示数据报的目的地。
TCP报文段首部（20个字节） 源端口和目标端口：各占2个字节，16比特的端标语加上32比特的IP地址，共同构成相当于传输层办事接见点的地址，即“插口”；这些端口可用来将若干高层和谈向下复用；序号字段和确认序号字段：序号：占4个字节，是本报文段所发送的数据项目组第一个字节的序号。在TCP传送的数据流中，每一个字节都有一个序号。例如，一报文段的序号为300，而起数据供100字节，则下一个报文段的序号就是400；确认序号：占4字节，是期望收到对方下次发送的数据的第一个字节的序号，也就是期望收到的下一个报文段的首部中的序号；因为序号字段有32比特长，可以对4GB的数据进行编号，如许就可包管当序号反复应用时，旧序号的数据早已在收集中消散了；数据偏移字段数据偏移：占4比特，默示数据开端的处所离TCP报文段的肇端处有多远。这实际上就是TCP报文段首部的长度。因为首部长度不固定，是以数据偏移字段是须要的。保存字段： 6比特，供往后应用，今朝置为0。6个比特的把握字段紧急比特URGent：当URG=1时，注解此报文应尽快传送，而不要按本来的列队次序来传送。与“紧急指针”字段共同应用，紧急指针指出在本报文段中的紧急数据的最后一个字节的序号，使接管方可以知道紧急数据共有多长；确认比特ACK：只有当ACK=1时，确认序号字段才有意义；急迫比特PSH：当PSH=1时，注解恳求远地TCP将本报文段立即传送给其应用层，而不要比及全部缓存都填满了之后再向上交付。复位比特ReSeT：当RST=1时，注解呈现严重错误，必须开释连接，然后再重建传输连接。复位比特还用来拒绝一个不法的报文段或拒绝打开一个连接；同步比特SYN：在建树连接时应用，当SYN=1而ACK=0时，注解这是一个连接恳求报文段。对方若赞成建树连接，在发还的报文段中使SYN=1和ACK=1。是以，SYN=1默示这是一个连接恳求或毗邻接管报文，而ACK的值用来区分是哪一种报文；终止比特FINal：用来开释一个连接，当FIN=1时，注解欲发送的字节串已经发完，并请求开释传输连接；窗口字段窗口Window：占2字节，默示报文段发送方的接管窗口，单位为字节。此窗口告诉对方，“在未收到我的确认时，你可以或许发送的数据的字节数至多是此窗口的大小。”通知窗口advertised window：接管端按照其接管才能承诺的窗口值，是来自接管端的流量把握。接管端将通知窗口的值放在TCP报文的首部中，传送给对方。拥塞窗口congestion window：是发送端按照收集拥塞景象得出的窗口值，是来自发送端的流量把握。查验和覆盖了全部的TCP报文段：TCP首部和TCP数据。这是一个强迫性的字段，由发端策画和存储，由收端进行验证。选项字段容许每台主机设定可以或许接管的最大TCP载荷才能（缺省536字节） 。TCP的数据编号与确认数据流、报文段和序号TCP通信的动作切割：按照合适传输的大小对数据流进行切割最大报文段长度<64Kbytes凡是：MTU－（IP头＋TCP头）答复复兴：用报文段恢答复复兴始数据流的字节次序序号：排序、查错及数据流答复复兴报文序号根据数据流中的字节序号（流序号）报文序号为报文段中第一字节的流序号如：流序号＝x，长度＝L的报文段，则：报文的序号为x，下一报文序号为x＋L序号特点报文的次序关系数据流的地位，更便于流的答复复兴需较大的序号空间（32bit，4Gbyte）例如：在一个报文中，序号为300，而报文中数占领100字节。下一个报文符，其序号为400；UDP报文结构：UDP报文比较简单，由四个字段组成，每个字段2个字节：(1) 源端口 source port(2) 目的端口 destination port(3) 长度 :UDP用户数据报的长度(4) 检验和checksumUDP与TCP比较：相同点：§同一层的协议，基于IP报文基础上不同点：TCP是可靠的，高可用性的协议，但是复杂，需要大量资源的开销 UDP是不可靠，但是高效的传输协议

IP是Internet Protocol（网际互连协议）的缩写，是TCP/IP体系中的网络层协议传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义ICP （电信与信息服务业务经营）百度百科

二层标准的MTU是1518，除去以太网帧的帧头（DMAC目的MAC地址 48bit=6Bytes+SMAC源MAC地址48bit=6Bytes+Type域2bytes）14Bytes和帧尾CRC校验部分4Bytes ，实际能载1500的IP报文。 三层的能够承载的TCP报文最大只能是1500（IPMTU），虽然IP报文的范围在64KB到65535，但受到二层MTU的限制。IP MTU=MSS+20bytes（IP包头）+20bytes（TCP包头）。tcp里有个字段MSS说的是TCP最大能携带的数据大小（不包括报头大小）。这个会在SYN协商时确定。一般TCP实际载荷为1500-20（IP报头）-20（TCP报头）=1460字节如果TCP数据不大于1460就不需要进行分段处理。 这里说的是以太网承载IP报文，不包括其他协议的报文。

TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol的简写，中文译名为传输控制协议/互联网络协议)。简单地说，就是由底层的IP协议和TCP协议组成的。TCP/IP其实是两个网络基础协议：IP协议、TCP协议名称的组合。下面谈谈这两个无处不在的协议。 IP协议：IP（InternetProtocol）协议的英文名直译就是：因特网协议。从这个名称我们就可以知道IP协议的重要性。在现实生活中，我们进行货物运输时都是把货物包装成一个个的纸箱或者是集装箱之后才进行运输，在网络世界中各种信息也是通过类似的方式进行传输的。IP协议规定了数据传输时的基本单元和格式。如果比作货物运输，IP协议规定了货物打包时的包装箱尺寸和包装的程序。除了这些以外，IP协议还定义了数据包的递交办法和路由选择。同样用货物运输做比喻，IP协议规定了货物的运输方法和运输路线。TCP协议： 我们已经知道了IP协议很重要，IP协议已经规定了数据传输的主要内容，在IP协议中定义的传输是单向的，也就是说发出去的货物对方有没有收到我们是不知道的。就好像8毛钱一份的平信一样。那对于重要的信件我们要寄挂号信怎么办呢？TCP协议就是帮我们寄“挂号信”的。TCP协议提供了可靠的面向对象的数据流传输服务的规则和约定。简单的说在TCP模式中，对方发一个数据包给你，你要发一个确认数据包给对方。通过这种确认来提供可靠性。
TCP:面向连接的传输层协议 IP：网路层协议 tcp在ip上一层。如果用一个包的角度来看的话，tcp被ip报包住。tcp提供端口号，序列等来实现面向连接的服务。而ip提供ip地址来进行数据报在网络中的传送，只提供尽可能传送的服务
TCP/IP 指传输控制协议/因特网互联协议（Transmission Control Protocol / Internet Protocol），又名网络通讯协议 IP是因特网协议
根据OSI（Open System Interconnection）协议，底层协议为高层协议服务，高层协议接受来自底层协议的服务。我们知道IP协议处于网络层（Network layer），在第三层，而TCP面向传输层，在第四层，于是可以预见，TCP和IP的关系是：IP提供基本的数据传送，而高层的TCP对这些数据包做进一步加工，如提供了端口号等